李文彬，陳永明

（江蘇省廣電有線信息網(wǎng)絡(luò)股份有限公司 南京分公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

混合光纖同軸電纜（Hybrid Fiber Coax，HFC）系統(tǒng)在運(yùn)行中或多或少會(huì)出現(xiàn)一些問題，主要是噪聲故障問題，影響人們的收視體驗(yàn)，給用戶造成了一定的困擾[1,2]?；诖耍瑢FC系統(tǒng)的噪聲問題進(jìn)行探討，分析噪聲出現(xiàn)的原因就顯得至關(guān)重要。

1 HFC網(wǎng)絡(luò)

HFC網(wǎng)絡(luò)是綜合了同軸電纜和光纖技術(shù)的一種接入網(wǎng)，是一種雙向的網(wǎng)絡(luò)[3]。HFC網(wǎng)絡(luò)分為單向和雙向兩種，其中單向HFC網(wǎng)絡(luò)一般只能支持有線電視業(yè)務(wù)。雙向HFC網(wǎng)絡(luò)在單向網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化和改造，不僅可以提供有線電視業(yè)務(wù)，而且還能夠提供其他交互類型的業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)了三網(wǎng)合一[4]。HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

大體上將構(gòu)成雙向HFC網(wǎng)絡(luò)分為5個(gè)部分，即網(wǎng)關(guān)、光纖饋線網(wǎng)、光節(jié)點(diǎn)、同軸電纜傳輸和分配網(wǎng)以及綜合業(yè)務(wù)單元，每個(gè)部分都有著各自的功能。其中，網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)與各個(gè)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)的設(shè)備連接、將業(yè)務(wù)信號(hào)調(diào)制到載波上、光電轉(zhuǎn)換以及監(jiān)控接口的功能。光纖饋線網(wǎng)是雙向HFC網(wǎng)絡(luò)的主干傳輸網(wǎng)[5]。光節(jié)點(diǎn)主要實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換、信號(hào)的復(fù)用解復(fù)用以及調(diào)制解調(diào)。同軸電纜傳輸和分配網(wǎng)則是用戶端的分配網(wǎng)。

HFC網(wǎng)絡(luò)有著自身的優(yōu)勢：一是傳輸?shù)乃俾时容^高；二是傳輸頻帶寬能夠很好地滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?；三是具有較好的靈活性，能夠很好地向光纖到戶（Fiber To The Home，F(xiàn)TTH）過渡；四是有良好的擴(kuò)展性，不僅支持電話、模擬視頻業(yè)務(wù)，而且還支持?jǐn)?shù)字視頻和一些其他的交互業(yè)務(wù)[6]。

2 HFC網(wǎng)絡(luò)噪聲來源

噪聲一般指對圖像和語音信號(hào)產(chǎn)生一定影響，但與傳輸信號(hào)無關(guān)的干擾。噪聲具有隨機(jī)性，影響著信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量，對HFC網(wǎng)絡(luò)有一定的危害。噪聲可以分為外部噪聲和內(nèi)部噪聲。外部噪聲主要是受到系統(tǒng)之外的影響，例如其他電磁波的干擾或雷電的干擾等，大體上可以分為脈沖干擾噪聲、輻射噪聲以及感應(yīng)噪聲[7]。內(nèi)部噪聲則是系統(tǒng)自身內(nèi)部在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的干擾，如果是固有的噪聲，則無法被去除。需要注意的是，熱噪聲是內(nèi)部噪聲的主要形式。

2.1 脈沖干擾噪聲

脈沖干擾噪聲是一種隨機(jī)的噪聲，一般持續(xù)的時(shí)間極短。這類干擾大部分是由人造源所引起的，例如開關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)產(chǎn)生的電弧、一些機(jī)械的馬達(dá)或者吸塵器等。由于上述干擾一起出現(xiàn)的可能性極低，因此這些因素對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響是隨機(jī)且時(shí)間很短的，通常造成的影響很小。但是，如果這些干擾同時(shí)發(fā)生，那么將會(huì)對系統(tǒng)產(chǎn)生很大的影響，對傳輸?shù)男盘?hào)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾[8]。脈沖噪聲主要增加了系統(tǒng)信號(hào)傳輸?shù)恼`碼率，其諧波可能對反向通道產(chǎn)生干擾。

2.2 輻射干擾噪聲

輻射干擾噪聲是回傳通道噪聲的主要表現(xiàn)形式，大體上可以分為人為的和非人為的。電臺(tái)以及各種交互通信的干擾，在傳播過程中對上行信道產(chǎn)生影響，隨著時(shí)間越來越長，最終會(huì)使信道的容量減小。此外，短波干擾是5～40 MHz頻段干擾主要的來源。

2.3 感應(yīng)干擾噪聲

感應(yīng)干擾噪聲的范圍為2～50 kHz，這類干擾噪聲的頻譜較窄，一般不會(huì)產(chǎn)生很大的影響。目前，感應(yīng)干擾噪聲一般來自一些放電和電磁干擾，例如閃電和高壓線的干擾[9]。

2.4 內(nèi)部干擾噪聲

內(nèi)部干擾噪聲主要是與構(gòu)成HFC系統(tǒng)的部分有關(guān)，例如系統(tǒng)出現(xiàn)了發(fā)生故障的設(shè)備、接觸不良等。每個(gè)用戶在使用過程中的情況多種多樣，很容易就會(huì)對HFC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生一些影響[10]。內(nèi)部干擾只要進(jìn)入反向通道就會(huì)對傳輸信號(hào)產(chǎn)生一定的影響，同時(shí)這類干擾噪聲隨機(jī)性極大，難以處理。

3 上行噪聲的主要解決方法

雖然HFC系統(tǒng)中的噪聲問題無法避免，但是可以通過設(shè)計(jì)和技術(shù)來減少噪聲，降低噪聲造成的影響。由于上行噪聲問題關(guān)系到交互式業(yè)務(wù)，因此上行噪聲問題的處理至關(guān)重要，主要的解決方法如下文所述。

3.1 合理設(shè)置網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

由于上行通道中的噪聲至少有一半是來源于用戶，因此從根本上來講，降低HFC網(wǎng)絡(luò)每個(gè)光節(jié)點(diǎn)的用戶數(shù)量是最直接有效的方法。這種方法能夠較好地解決上行通道的噪聲問題，但是會(huì)增加整個(gè)HFC系統(tǒng)的造價(jià)，從理論上來說，每個(gè)光節(jié)點(diǎn)上的使用用戶最好不要超過500個(gè)。

3.2 采用回傳通道濾波器

在回傳通道采用濾波器也是一個(gè)比較不錯(cuò)的處理上行通道噪聲的方法，采用的濾波器主要有高通濾波器、窗孔式高通濾波器以及帶回傳衰減的窗孔式高通濾波器。

高通濾波器能夠防止外部干擾進(jìn)入回傳通道，低于50 MHz的信號(hào)無法通過，只有高于50 MHz的信號(hào)才能通過，這樣便可以將交互式業(yè)務(wù)與非雙向用戶的網(wǎng)絡(luò)分隔開。高通濾波器排除了一些非雙向用戶對網(wǎng)絡(luò)造成噪聲干擾的可能性，提升了信道的信噪比，這種方法在交互用戶較少的情況下效果較好。但是當(dāng)用戶的數(shù)量比較大時(shí)，該方法并不能解決交互式用戶造成的噪聲干擾。高通濾波器中具有分級(jí)的衰減器，能夠降低噪聲的電平，平衡回傳信號(hào)的電平。高通濾波器電路如圖2所示。

圖2 高通濾波器電路圖

窗孔式高通濾波器具有選擇性，能夠?qū)貍餍诺乐械男盘?hào)進(jìn)行選擇，過濾掉信道之外其他無關(guān)的信號(hào)。與高通濾波器大體類似，其也具有分級(jí)的衰減器，能夠使噪聲的電平降低，防止噪聲過量或回傳信號(hào)的電平過高引起過載。

帶回傳衰減的窗孔式高通濾波器能夠防止回傳信號(hào)電平過高引起激光器的過載，降低了回傳的功率，對回傳激光器起到了較好的保護(hù)作用。

3.3 采用合理的編碼和調(diào)制方式

采用合理的編碼和抗干擾能力強(qiáng)的調(diào)制技術(shù)能夠很好地降低噪聲帶來的影響，降低信道的誤碼率，提高信號(hào)傳輸?shù)恼_率。

正 交 相 移 鍵 控（Quadrature Phase Shift Keying，QPSK）具有較好的抗干擾能力。信道的載噪比越高，通過QPSK調(diào)制后，信道的誤碼率就越低，差錯(cuò)率就越小。碼分多址（Code Division Multiple Access，CDMA）技術(shù)可以擴(kuò)大信道容量，提高信噪比，能夠很好地降低噪聲，減少噪聲帶來的影響。CDMA技術(shù)主要是擴(kuò)大頻寬，用一個(gè)比原信號(hào)帶寬大很多的偽隨機(jī)碼進(jìn)行調(diào)制，使得原信號(hào)的帶寬增加。發(fā)射前對所需要傳輸?shù)男盘?hào)編碼，調(diào)制時(shí)先將偽隨機(jī)碼進(jìn)行擴(kuò)頻再調(diào)制射頻。接收機(jī)將接收到的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的解調(diào)，從而得到發(fā)射端所發(fā)出的信號(hào)。

同步碼分多址（Synchronous-Code Division Multiple Access，S-CDMA）技術(shù)能夠提升系統(tǒng)的抗噪聲能力，降低噪聲干擾對信號(hào)傳輸?shù)挠绊?。與碼分多址技術(shù)類似，同步碼分多址技術(shù)也是擴(kuò)大頻寬，用一個(gè)比原信號(hào)帶寬大很多的偽隨機(jī)碼進(jìn)行調(diào)制，使得原信號(hào)的帶寬增加。同步碼分多址技術(shù)能夠同時(shí)處理多個(gè)用戶的數(shù)據(jù)，多個(gè)調(diào)制解調(diào)器發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間是同步的。與CDMA技術(shù)不同的是，S-CDMA技術(shù)使得每個(gè)數(shù)據(jù)都被擴(kuò)寬了，每個(gè)數(shù)據(jù)的抗噪聲能力都得到了提升，從而整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的抗噪聲性能就得到了大大提升。

3.4 采用糾錯(cuò)技術(shù)

前向糾錯(cuò)技術(shù)能夠較好地消除脈沖噪聲造成的影響。因?yàn)槊}沖噪聲干擾發(fā)生的時(shí)間極短，所以一般只會(huì)導(dǎo)致一小段信號(hào)的誤碼率突然增加。通常采用索羅門編碼，這種編碼方式能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)誤碼，且擁有著糾正錯(cuò)碼的能力。隨著交錯(cuò)深度的提高，抗噪聲的能力也得到了一定的加強(qiáng)，但是與此同時(shí)回傳信息的反應(yīng)時(shí)間也隨之增加了。因此，對交錯(cuò)深度進(jìn)行科學(xué)合理地調(diào)整，從而降低噪聲干擾對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息的影響。

3.5 采用優(yōu)良的終端設(shè)備

采用優(yōu)良的終端設(shè)備能夠在一定程度上避免設(shè)備產(chǎn)生的噪聲并減少信號(hào)通過設(shè)備后產(chǎn)生的偏差，可以降低誤碼率，提高信息傳輸?shù)馁|(zhì)量。在選用設(shè)備時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇噪聲低且穩(wěn)定性好的設(shè)備，從而減少設(shè)備自身運(yùn)行對信號(hào)傳輸產(chǎn)生的影響。

4 噪聲故障分析處理

放大器輸出電平過低會(huì)導(dǎo)致載噪比不符合要求，從而出現(xiàn)雪花狀的干擾。而引起輸出電平過低的原因有很多，可能是線路發(fā)生了開路或短路，可能是某些插件接觸不良，也可能是設(shè)計(jì)或調(diào)試時(shí)出現(xiàn)了問題。放大器輸出電平過高則可能導(dǎo)致載波交流聲不符合要求，載波的互調(diào)比不符合要求。由于噪聲會(huì)不斷累加，而且會(huì)逐級(jí)不斷放大，因此第一級(jí)放大器必須使用低級(jí)噪聲放大器，否則噪聲故障會(huì)對信號(hào)有很大的干擾，使傳輸數(shù)據(jù)的誤碼率大大增加。除此之外，電纜的彎曲角度過大也會(huì)引起干擾。

技術(shù)人員應(yīng)該從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)噪聲的特點(diǎn)運(yùn)用相應(yīng)的方案，科學(xué)正確地處理，提高工作效率。當(dāng)HFC系統(tǒng)出現(xiàn)噪聲故障問題時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行處理，避免給用戶造成嚴(yán)重的不良影響。解決噪聲問題時(shí)，必須對噪聲的特點(diǎn)進(jìn)行全面了解，例如噪聲的強(qiáng)弱與噪聲持續(xù)的時(shí)間等。當(dāng)出現(xiàn)了持續(xù)超過5 min的噪聲時(shí)，必須立即安排技術(shù)人員進(jìn)行排查解決。當(dāng)噪聲的持續(xù)時(shí)間小于5 min時(shí)，應(yīng)當(dāng)用相應(yīng)監(jiān)測噪聲的儀器測出噪聲的波形，分析噪聲產(chǎn)生的原因，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)工作頻點(diǎn)或其他手段來有效解決噪聲故障問題。若附近區(qū)域出現(xiàn)相似的故障，應(yīng)及時(shí)對該區(qū)域進(jìn)行檢查并作出相應(yīng)的調(diào)整，同時(shí)嚴(yán)謹(jǐn)準(zhǔn)確地做好記錄，為以后的工作保留依據(jù)。

為了提高噪聲故障處理的效率，維護(hù)人員應(yīng)該提高個(gè)人素養(yǎng)，提高自身根據(jù)實(shí)際情況分析問題的能力。除此之外，培養(yǎng)技術(shù)人員的責(zé)任感，使技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到高效處理HFC系統(tǒng)噪聲故障是保障信號(hào)正常傳輸、提升用戶體驗(yàn)的重要工作。相關(guān)部門在培養(yǎng)技術(shù)人員相關(guān)技術(shù)能力的同時(shí)，也要注重定期進(jìn)行思想培訓(xùn)，幫助維護(hù)人員認(rèn)識(shí)到自身工作的意義，提高故障處理效率。

5 結(jié) 論

采用科學(xué)合理的技術(shù)方法，對HFC系統(tǒng)噪聲故障進(jìn)行排查控制，給出相應(yīng)的解決方案，提高信號(hào)傳輸和接收的質(zhì)量，保證用戶擁有良好的使用體驗(yàn)，不斷穩(wěn)固和發(fā)展用戶資源，為行業(yè)的發(fā)展奠定良好的用戶基礎(chǔ)。在實(shí)際工作中，相關(guān)人員必須抓基礎(chǔ)、重細(xì)節(jié)、腳踏實(shí)地且認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)刈龊孟鄳?yīng)的工作。根據(jù)用戶和網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況，使用科學(xué)有效的方法提高HFC系統(tǒng)的功能，降低噪聲干擾對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊憽?/p>